Transcript 第02章计算机基础知识

第2章 计算机基础知识
了解计算机的发展、分类及应用， 掌握计算
机系统的组成与工作原理(软硬件基本知识) ，
对计算机硬件的各部分有较深入的了解， 掌
握数制转化及运算，掌握了解数据在计算机中
的表示， 掌握系统软件和应用软件的概念
信息处理技术
主要内容
1
计算机的分类发展及应用
2
计算机系统的组成与工作原理
3
计算机硬件
4
进位计数制及其转换
5
数据在计算机中的表示
6
计算机软件
信息处理技术
2
2.1 计算机的发展、分类及应用
计算机是人类不断追求计算速度的产物。
最早的计算工具是中国唐代发明的算盘。这是
迄今还在使用的世界上第一种手动计数器。
1622年英国数学家设计了计算尺
1642年法国人发明了世界上第一个加法器
1673年，德国发明了计算器
这些都是手动的或机械式的计算工具。
信息处理技术
加法器
1642 Blaise Pascal
2.1.1计算机的发展
查尔斯.巴贝奇
电子计算机的直系祖先，他设计了差分
机和分析机。
分析机的结构、设计思想蕴涵着现代计
算机的结构和设计思想，是现代计算机
的雏型，被公认为计算机之父。
信息处理技术
4
图灵与冯·诺依曼
计算机科学奠基人
图
灵
奖
 贡献：
 建立图灵机模型并奠定了可计算理论的
基础
 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念
英国科学家艾兰.图灵
计算机之父
贡献：
现代计算机体系结构
“存储程序”和“程序控制”的工作原理
美籍匈牙利数学家
冯·诺依曼
信息处理技术
电子计算机的问世
1946年2月由美国宾夕法
尼亚大学研制成功的
ENIAC
电子计算机时代的到来
重达30吨
占地170m2
启动功耗150千瓦
18000个电子管
保存80个字节
每秒5000次加减运算
电子数字积分计算机
Electronic Numerical Integrator And Calculator
信息处理技术
计算工具的发展
电子计
算机时
代
加法器
1642 Blaise Pascal
MARK I
ENIAC
信息处理技术
1822 差分机
1833 分析机
第一代计算机(46年—58年)

逻辑元件
电子管

内
存
延迟线或磁芯

外
存
纸带、卡片或磁带

工作速度
几千～几万次／秒

软
件
机器语言或汇编语言

应
用
科学计算

代表机型
信息处理技术
ENIAC
第二代计算机(58年—64年)

逻辑元件
晶体管

内
存
磁芯

外
存
磁带或磁盘

工作速度
几十万次／秒

软
件
高级语言

应
用
科学计算及工业控制

代表机型
信息处理技术
IBM700系列
FORTRAN
ALGO 60
COBOL
第三代计算机(64年—70年)

逻辑元件
中小规模集成电路

内
存
半导体存储器

外
存
磁带或磁盘

工作速度
几十万～几千万次／秒

软
件
高级语言

应
用
计算、管理及控制

代表机型
信息处理技术
IBM System/360
SSI
MSI
第四代计算机(71年—现在)

逻辑元件
(超)大规模集成电路

内
存
半导体存储器

外
存
磁盘或光盘

工作速度
次)
几百万～上亿次／秒(千亿

软
件
操作系统、应用软件

应
用
以网络、多媒体为特征
信息处理技术
LSI
VLSI
集成电路—将电脑浓缩在一颗芯片上
420,000,000
晶
体
管
数
目
0.18微米芯片
2300
4004
信息处理技术
奔腾4
10微米芯片
摩尔定律
每18个月芯片能力增长一倍
信息处理技术
百
万
条
每
秒
/
晶
体
管
数
单
位
时
间
执
行
的
指
令
数
计算机在我国的发展
我国自1956年开始研制计算机
1958年研制出第一台电子管计算机
1964年研制出第一台晶体管计算机
1971年研制出集成电路计算机
1985年研制出第一台IBM PC兼容微型机
2001年研制出我国第一款通用CPU—“龙芯”芯片
2002年推出了完全自主知识产权的“龙腾”服务器
2010年11月14日，全球超级计算机TOP500排行正式放榜。
中国的“天河一号”与“曙光星云”不负众望，分列第一和第三
位，创造了中国高性能计算机在全球的最佳成绩，打破了美国对
此项目的长期垄断，实现了历史性的突破。“天河一号”以每秒
2566万亿次的运算速度夺得世界第一。
2011年6月21日电，国际TOP500组织20日公布了最新的全
球超级计算机500强排行榜，日本超级计算机“京”凭借每秒
8612万亿次的运算速度夺得第一。
。
信息处理技术
2012 超级计算机排名：美国得第一 中国获第五
• 由美国国际商业机器公司 (IBM) 最新研制的超级计算机“红杉
•
•
•
”(Sequoia) ，为美国夺得全球最快超级计算机宝座。这是继
2009 年后美国再次夺回“世界第一计算机”的头衔
红杉的持续运算测试达到每秒 16324 万亿次运算，其峰值指
令周期高达每秒 20132 万亿次。用于模拟核试验，以及延长
老旧核武器的寿命，避免进行地下核试验。它目前被安装在美国
能源部所属的劳伦斯利福摩尔国家实验室。
排名前 10 的超级计算机系统实测指令周期都超过每秒千万亿次
，其中美国的超级计算机有 3 个，中国和德国 2 个，日本、法
国和意大利各 1 个。
中国国家超级计算天津中心的“天河一号”超级计算机在最新排
名中名列第 5 ；另外超级计算深圳中心的“星云”超级计算机
排名第 10 。
• 我国是世界上少数几个能设计、制造计算机的国家之一
信息处理技术
15
2.1.2 计算机的分类
按照计算机原理可分为：
数字式电子计算机、模拟式电子计算机和混合式电子计
算机，
按照计算机的用途分：通用计算机和专用计算机。
常用的分类法是根据计算机的字长、运算速度、存储容量等
综合性能指标将计算机分为：
高性能计算机(巨型机)
中型机、小型机
微型计算机、工作站、服务器、
嵌入式计算机。
信息处理技术
2.1.3未来新型计算机
• 1．光子计算机
利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。
• 2．生物计算机
使用蛋白分子作为主要原料制成的生物芯片构成，存储能
力巨大而且以波的形式来传播信息。
• 3．神经网络计算机
用数据单元模拟人脑的神经元，并利用神经元结点的分布
式存储和相互关联来模拟人脑活动。
• 4．量子计算机
利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现
实态是量子力学的标志。
信息处理技术
2.1.4计算机在信息社会中的应
用
科学计算(数值计算)
如：导弹设计、飞机设计、石油勘探
数据处理(非数值计算)
如：办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索
电子商务（EC EB)
 过程控制
如：导弹、人造卫星、宇宙飞船等飞行器的控制
计算机辅助系统
如：CAD、CAM、 CIMS p13
人工智能
如：博弈、专家系统、机器人
虚拟实现
信息处理技术
2.2 计算机系统的组成与工作原理
2.2.1计算机系统
计算机是一台能存储
程序和数据，并能
自动执行程序的机
器。
计算机系统由硬件
系统和软件系统组
成。
信息处理技术
运算器
寄存器
CPU
控制器
主机
随机存储器(RAM)
内存
硬件系统
只读存储器(ROM)
高速缓冲存储器(Cache)
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等
计
输出设备：显示器、打印机 等
算
外部设备
机
外 存：软、硬盘、光盘、闪存等
网络设备：网卡、调制解调器等
系
统
操作系统：Windows、Unix、Linux
软件系
系统软件
语言处理程序：C、Pascal、VB等
实用程序：诊断程序、排错程序等
统
应用软件
通用应用软件：办公软件包等
专用应用软件：各企业的管理系统
图 2-6 计算机系统
信息处理技术
微机
输出设备
主机箱
输入设备
外存
信息处理技术
选择题：
计算机系统是由(
计算机系统是由()组成的。
)组成的。
计算机系统是由( )组成的。
A.硬件和应用软件系统
A.硬件和应用软件系统
A.硬件和应用软件系统 B.硬件和操作系统软件
B.硬件和操作系统软件
C.应用软件和操作系统软件
B.硬件和操作系统软件
C.应用软件和操作系统软件
D.硬件和软件系统
D.硬件和软件系统
C.应用软件和操作系统软件
D.硬件和软件系统
信息处理技术
2.2.2计算机工作原理
目前的计算机都采用冯·诺依曼（John von Neuman）
对计算机结构的设计思想，即：
1.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设
备五个基本部分组成
信息处理技术
选择题：
下列叙述中，正确的是 () 。
A.CPU 既能直接访问内存中的数据，也能直
接访问外存中的数据
B.CPU 不能直接访问内存中的数据，但能直
接访问外存中的数据
C.CPU 只能直接访问内存中的数据，不能直
接访问外存中的数据
D.CPU 既不能直接访问内存中的数据，也不
能直接访问外存中的数据
信息处理技术
2.2.2计算机工作原理
2.程序和数据在计算
机中用二进制数表示
John von Neumann
冯诺依曼
3.计算机的工作过程是由存储程序 美籍匈亚利数学家
控制的，即存储程序工作原理。
信息处理技术
2.3计算机硬件
2.3.1 CPU
CPU由控制器和运算器组成，是计算机的核心部件。
1.控制器：依次从存储器中取指令、分析指令、向其他部
件发出控制信号，指挥各部件协同工作。
控制器主要由以下部分组成：
· 程序计数器（PC）： 用来对程序中的指令进行计数。
· 指令寄存器（IP）： 用来存放取出的指令 。
· 指令译码器(ID)：
用来分析指令的操作要求 。
· 时序控制电路：
用来生成时序信号。
·微操作控制电路等 : 产生各种控制操作命令
信息处理技术
2.运算器
• 运算器部件是计算机五大功能部件中的数据加工部件
又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）算术运
算是指加、减、乘、除等基本运算；
0+0=0;0+1=1;1+1=10;
逻辑运算是指逻辑判断、关系比较，如与(AND)、或(OR)、非
(NOT)等这些运算都只是基本二进制运算:
信息处理技术
3.CPU 的主要性能指标及产品领域
控制器和运算器做在一个芯片中，称为CPU
（Central Processing Unit），即中央处理器。
CPU是整个微机系统的核心，它往往是各种档次微机的代名词，
CPU主要的性能指标有：
CPU的字长
外频
信息处理技术
位宽
倍频
X位CPU 主频
超频
生产工艺
CPU主要的性能指标:
（1） CPU的字长
在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数，每条数
据总线只能传递1位数据位，该指标反映CPU内部运算处理的速
度和效率。
（2）位宽
CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能够传递的数据位数。
（3）X位CPU
通常用CPU的字长和位宽来称呼CPU。如80286 CPU的字长和
位宽都是16位，则称为16位CPU；386的字长是32位，位宽
是16位，称为准32位；Pentium CPU字长是32位，位宽是
64位，称为超32位CPU
（4）主频
主频是CPU内核电路的实际运行频率，所以也叫做CPU内频或工
作频率。用来表示CPU的运算速度。
信息处理技术
（5）外频
CPU的总线频率叫外频，是主板为CPU提供的基准时钟频率，也称为
前端总线频率或系统总线频率，CPU的外频越高，CPU 与内存之间
的交换速度也越快，能较大地提高计算机整体的运行速度。
（6）倍频
主频和外频之间相差的倍数称倍频，CPU主频=外频*倍频，如：某
CPU的倍频系数为3，外频为100 MHz时，CPU的主频
=100MHz*3=300MHz(每秒300M个脉冲信号）
（7）超频
实际使用中让CPU工作在高于标准的时钟频率时，称超频，一般情
况下，CPU都能在正常工作电压下跳高一档运行，Intel的Pentium
Ⅱ系列的CPU,在正常供电情况下，大多能超25%左右。
（8）生产工艺
通常用μm（微米）来描述，精度越高，生产工艺越先进，加工出
的连线也越细。采用铜配线技术可以极大地提高CPU的集成度和工
作频率。
信息处理技术
3.CPU 的主要性能指标及产品领域
• 目前CPU的主流产品有Pentium（奔腾）、
Cecleron（赛扬）、Itanium(安腾)、Xeon(至强)
和Banias(迅驰)，著名的CPU生产公司有IBM、
Apple、Motorola、AMD、Cyrix等。有关CPU的
更多资料可访问http://www.intel.net
2006年，Apple公司生产了4核的处
理器，最大支持4块硬盘，最大存储
量达到3TB，图像的处理能力以及
浮点运算能力都有了显著的提高
右图为： Mac Pro tower
信息处理技术
选择题：
计算机系统中，控制器的基本功能是( )
A．进行算术运算和逻辑运算
B．存储各种控制信息
C．保持各种控制状态
D．控制机器各个部件协调一致地工作
下列叙述中，不正确的是( )。
A.运算器主要完成各种算术运算和逻辑运算
B.控制器可以读取各种指令，并对指令进行分析执行
C.CPU中的累加器可以直接参与运算并存放运算的结果
D.运算器可以从键盘读入数据，并进行运算
信息处理技术
2.3.2存储系统
存储器：是计算机的记忆装置，保存程
序、数据、运算中间结果
主存或内存
可直接与
CPU交换
信息
信息处理技术
辅存或外存
1.内存储器
内存通常分为3类：
只读存储器（Read Only Memory,ROM）
随机存储器（Random Access Memory,RAM）
高速缓冲存储器（Cache）
（1）只读存储器（ROM）
只读存储器是指只能从存储器中读数据，而不能往里写数据。即使断电
或死机，ROM中的信息也不会丢失。
• ROM一般用来检查计算机系统的配置情况并提供基本的输入输出系统
程序BIOS（Basic Input-Output System）。
• 微机接通电源后，系统首先由POST（Power On Self Test,上
电自检）程序来对内部各个设备进行检查。通常POST自检将包括对
CPU、640KB基本内存，1MB以上的扩展内存、ROM主板、
CMOS存储器、串并口、显卡、软硬盘子系统及键盘进行测试，一
旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。
信息处理技术
BIOS的功能
 BIOS是一组有关微机系统最重要的基本输入输出程序，
固化在微机主板上的一个ROM芯片中。
 BIOS功能主要有：
 上电自检。微机接通电源后，系统首先由POST程序
来对内部各个设备进行检查。
 系统初始化(含可编程接口芯片的初始化)，设置
BIOS中包含的中断服务程序的中断矢量
 启动自举程序。将操作系统中的初始引导程序装入
内存，并由引导程序来完成操作系统的顺利启动。
 BIOS系统设置程序。
信息处理技术
1.内存储器
ROM BIOS就首先按照系统CMOS设置中保存的启动顺序搜寻
软硬盘驱动器及CD-ROM、网络服务器等有效的启动驱动器，
读入操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，
并由引导记录来完成系统的顺利启动。
（2）随机存储器（RAM）
通常所说的计算机内存容量均指RAM 存储器容量，即计算
机的主存。
RAM有两个主要特点
1.
RAM中的数据可以多次使用（多次读出），向存储器
写入新数据时，存储器中原有的内容被覆盖（更新）；
2.
关机或断电后，RAM中的信息将全部消失，所以RAM
是计算机处理数据的临时存储区，要想长期保存数据，必
信息处理技术
（3）高速缓冲存储器（Cache）
Cache是指在CPU与内存之间设置一级或两级高速
小容量存储器称为高速缓冲存储器；
基本工作原理是基于程序访问的局部性，即把正在
执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入
ache,当CPU进行存储器存取时首先检查所需的数据
是否在Cache中，如在（称为命中）则直接存取
Cache中的数据而不必访问主存；信息不在Cache中
时，则需存取主存储器。
几ns
信息处理技术
50ns
2．主存储器的技术指标
 (1)存储容量
Bit(位)：表示信息的最小单位(0或1)
Byte：存储数据的基本单位由8个二进位构成，如：1 0 0 1 0 1 0
1B(字节)=8个二进位
1K=1024 B
1M=1024KB
1G=1024MB
1T=1024GB
机器字：作为一个整体被传送和运算的二进制数。其位数称为机
器字长。
地 址：内存由许多存储单元组成，为区分它们而对每个存储单
元都给予一个编号， 这个编号就是存储单元的地址
。(字节地址、字地址)
存储容量:存储器中存储单元的总数。内存516KB 256MB 516MB
2047MB
信息处理技术
2．主存储器的技术指标
(2)存取时间
从一次读操作命令的发出到该操作命令的完成，即将数据
从内存读入数据缓冲寄存器为止所经历的时间，就是存储
器的存取时间。
(3)存取周期
存储器连续两次独立的存取操作之间所需的最短时间称为
存取周期。通常存取周期略大于存取时间，其单位为ns。
半导体存储器的存取周期一般为60～lOOns。
(4)存储器带宽
存储器带宽是单位时间内存储器所读取的信息量，通常以
位／秒（b/s）或字节／秒为度量单位。带宽是衡量数据
传输速率的重要技术指标。
信息处理技术
2．主存储器的技术指标
(5)存储器的可靠性
存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF来衡量。MTBF可
以理解为两次故障之间的平均时间间隔。MTBF越长，表示
可靠性越高，即保持正确工作能力越强。
(6)性能价格比
简称性价比，是一个综合性指标，对于不同的存储器有不
同的要求。对于外存储器，要求容量极大，而对缓冲存储
器则要求速度非常快，容量不一定大。因此性能价格比是
评价整个存储器系统很重要的指标。
信息处理技术
选择题：
下列等式中，正确的是 ( ) 。
A.1KB=1024×1024B
B.1MB=1024B
C.1KB=1024MB
D.1MB=1024×1024B
一条内存不常见的容量是 ( ) 。
A.256MB B.512MB C.768MB D.1GB
信息处理技术
3．外存储器
外存储器也称辅存，其主要作用是长期存放计算机工作
所需要的系统文件、应用程序、文档和数据等。常用的
外存储器有：
（1）磁介质存储器
（2）光介质存储器
（3）移动存储器
信息处理技术
(1) 磁介质存储器
磁表面存储器主要包括硬盘、软盘和磁带等。
扇区
信息处理技术
磁道
软盘存储器
扇区
磁道
•磁道：以轴孔为中心的同心圆。０
软盘是在聚酯塑
磁道中存有引导记录和文件分配表(FAT)
料盘片上涂一层很
等信息
软盘在使用之前必须要先格式化
薄的磁性材料，通
•扇区：每一扇区规定存储512字节
软盘格式化后将软盘分为四个区域：
读写口
引导扇区：用于存放系统的自引导程序，为系统启动和
过磁性材料的磁化
存放磁盘参数而设置。
标签
方向来存储数据1
文件分配表：用于描述文件在磁盘上的存放位置及整个
写保护
磁盘扇区的使用情况。
和0。常用的软盘
文件目录表：存放软盘根目录下所有文件名和子目录名、
3.5英寸
文件属性、文件在磁盘上存放的起始位置、文件长度、
都是3.5英寸的，
软盘驱动器
文件建立或修改的日期和时间等信息。
转速为300rpm－360rpm
简称3寸盘。
磁道与扇区的划分
数据区：用于存放用户文件。
信息处理技术
硬盘存储器
②硬盘：硬盘存储器由电动机和硬盘组成，一般放在主机
箱内。硬盘是由若干涂有磁性材料的铝合金盘片构成 。
硬盘是立体的软盘，
所以用立体的磁道(柱
面数)来代替软盘中的
平面磁道。每一扇区
的容量也是512B,
硬盘的容量=512*磁
头数*柱面数*每道扇
区数。
信息处理技术
硬盘存储器
硬盘存储器是微机系统配置中必不可少的外存
硬盘存储器分固定式和可移动式两种
 硬盘的存储容量很大，一般在40GB～200GB之间。
 硬盘是在非磁性的合金材料基片上涂上一层很薄的磁性材料，
通过磁性材料来存储信息
 硬盘容量＝磁头数×柱面数×扇区数×字节数/扇区
柱面是各个盘面上相同大小的同心圆
硬盘驱动器及内部结构
信息处理技术
硬盘存储器
硬盘性能指标一般有:
转速 决定硬盘内部传输速度和持续传输速度的第一决定因素,它
直接影响平均寻道时间，即硬盘磁头找到数据所在簇的时间。
内部传输率 内部传输率的高低是评价硬盘整体性能的决定性因素。
是指硬盘在盘片上读写数据的速度。
单碟容量 磁碟表面的磁记录密度。
平均寻道时间 平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道所需要
的时间，一般在3ms～13ms之间
缓存 因为硬盘的内部数据传输速度和外部传输速度不同。因此需
要缓存来做一个速度适配器。缓存的大小对于硬盘的持续数据传输
速度有着极大的影响。它的容量有8MB、16MB甚至更高，对于视频
捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作，大的硬盘缓存
是非常理想的选择。
信息处理技术
使用硬盘前必须做3件事，即硬盘的低级格式化、硬盘分
区和高级格式化。
硬盘的低级格式化
即硬盘的初始化，其主要目的是对一个新硬盘划分磁道和扇区，并
在每个扇区的地址域上记录地址信息。
硬盘分区
对硬盘分区的主要目的是建立系统使用的硬盘区域。并将主引导程
序和分区信息写到硬盘的第一个扇区上，分区后的硬盘具有自己
的名字，也就是通常所说的硬盘标识符（盘符）C:，D:，E:等，
系统通过盘符访问硬盘。
硬盘的高级格式化
硬盘高级格式化的主要作用有两点：其一是写入操作系统，使硬
盘具有系统启动盘的作用，其二是对指定的硬盘分区进行初始化。
建立文件分配表以便系统按指定的格式存储文件。
信息处理技术
光盘存储器
光盘的存储（Optical disk）是利用激光束在被记录的
圆盘表面存储信息，并根据激光束的反射读出信息。

包括光盘驱动器、光盘控制器和光盘。

光盘驱动器是一个结合光学、机械及电子技术的产品。

制定CD-ROM标准时，把150KB/s定为标准传输率,32倍速光驱的
传输率为150×32= 4,800KB/s

光盘是按轨道的方式存储,光盘轨道则是一条从中心开始的渐
开线
光盘通常分为只读光盘CD-ROM 与ROM类似，只能读不能写，一
般CD-ROM的存储容量为650MB ;一次性刻录光盘WORM 允许写
一次，一旦写入后，不得修改，只能读出;、可擦写光盘EOD 用
户可多次对其进行读/写操作; DVD四种
最大优点是存储容量大、价格低、寿命长、可靠性高，特别适合存
信息处理技术
储大量信息

移动存储器

优盘又称闪存盘(Flash Disk)，通过
通用串行总线
接口(USB)与主机相连，可热插拔，读写文件、格式化等操作
与软、硬盘操作一样。存储容量一般在16MB-128GB之间。

可移动硬盘与主机内的硬盘相比具有较强的抗震性，目前的
USB硬盘容量一般在10GB-80GB之间。可移动硬盘的使用方法与
优盘一样。

MP3播放器也具有优盘的功能
信息处理技术
4.存储器的层次结构
为了充分发挥各种存储设备的特点，将其有机地组织起来，
这就构成了具有层次结构的存储系统。
信息处理技术
选择题：
下列存储设备中，存储速度最快的是（） 。
A. 内存
B. 硬盘
C. 光盘
D. 软盘
在计算机运行时，存取速度最快的是 （） 。
A．CPU内部寄存器 B．计算机的高速缓存Cache
C．计算机的主存
D．大容量磁盘
衡量计算机硬盘技术的指标有很多，但不包括（） 。
A. 主轴转速
B. 平均寻道时间
C. 数据传输速率
D. 地址总线宽度
信息处理技术
5．虚拟存储器
任何一个程序都要调入内存才能执行，计算机的内存有限，
新软件的规模越来越大，怎样才能让较小的内存运行更
大的程序呢？
将主存和一部分外存空间共同构成一个整体，这样就能为
用户提供一个比实际内存物理地址大得多的“虚拟存储
器”，简称“虚存”。
虚拟存储器的主存与外存的基本信
息传送单位采用三种不同的方案：
页、段或段页式。
信息处理技术
（1）页式虚拟存储器
页式虚拟存储器把虚拟地址空间划分成一个个固定大小的块，每块
称为一页（Page），把主存储器的地址空间也按虚拟地址空间
同样的大小划分为页。页是一种逻辑上的划分，它可以由系统管
理软件任意指定。一个程序执行时，首先被调入虚存（外存的某
一特殊空间），然后就完全由内存管理程序进行管理和调度。
系统会根据一定的算法，将实际执行
到的那段程序代码调入实存（称为页
进）。如果实存已满，系统会设法腾
出一些实存空间，必要时还需将实存
中的一些信息送回虚存，（页出），
然后再将当前要执行的代码调入实存。
信息处理技术
（2）段式虚拟存储器
• 程序员在编写程序时一般按照程序的内容和函数关系把
程序分成段，每段都有自己的名字，并且希望能够按照
名称或序号来访问程序段。主存按段分配的存储管理方
式称为段式管理，优点是段的逻辑独立性使它易于编译、
管理、修改和保护，也便于多道程序共享，但因为段的
长度各不相同，段的起点和终点不定，给主存空间分配
带来麻烦，容易在段间留下零碎空间，造成浪费。
（3）段页式虚拟存储器
对用户原来编写程序的虚拟存储空间采用分段的方法管理，而对
主存储器的物理空间采用分页的方法管理。 段页式管理的缺点
是需要多次查表，计算虚地址与实地址的关系，速度较慢。目前
计算机采用段页式存储管理的较多。
信息处理技术
输入/输出系统
输入/输出系统是除CPU和内存储器之外的其他部分，他提供了
处理器和外部设备进行信息交换的各种手段。
输入/输出系统由三个部分构成：输入/输出接口、输入/输出软
件、输入/输出设备。
CPU与外围设备传送信息的控制方式 ：
程序查询方式。当CPU查询到外部设备作好准备时进行数
据传送 。
中断控制方式。当中断发生时，CPU暂停现行程序转向中
断处理程序，输入或输出一个数据。
直接存储器存取(DMA)方式 。DMA控制器从CPU完全接管对
总线的控制，数据交换不经过CPU，直接在内存和外设之间
进行高速数据传送
信息处理技术
输入设备
输入设备的基本功能是将数据、程序等转换成计算机能
接受的二进制码，并将它们送入内存。





键盘 微机用户普遍采用的是104键的键盘，接口主要有PS/2
和USB
鼠标 按检测原理可分为机械式、轨迹球式和光电式三种，通
常接串行口。
扫描仪将静态图像输入到计算机的图像采集设备
触摸屏在计算机显示屏幕基础上，附加坐标定位装置，通常
有接触式和非接触式两种.
光笔 是通过光、电、磁等方法把手写笔
在手写板上的相对位置转换成二进制的数字
编码信息输入计算机。
信息处理技术
键盘
自IBM PC推出以来，键盘经历了
83键、84键和101/102键，
Windows95面世后，在101键盘的
基础上改进成了104/105键盘，
增加了两个Windows 按键。
信息处理技术
鼠标
光电鼠标:光电鼠标是利
用光的反射来确定鼠标的移动，
鼠标内部有红外光发射和接受
装置，要让光电式鼠标发挥出
强大的功能，一定要配备一块
专用的感光板。光电鼠标的定
位精度要比机械鼠标高出许多。
信息处理技术
扫描仪简介
顾名思义，扫
描仪就是将照片，
书籍上的文字或图
片获取下来，以图
片文件的形式保存
在电脑里的一种设
备。
信息处理技术
数码相机
数码相机
数码相机的出现改变了以
往将图像输送到计算机的
方法，拍摄的照片自动存
储在相机内部的芯片或者
存储卡中，然后就可以输
入到计算机中
信息处理技术
输入设备
读卡器:存储少量个人信息的磁卡、IC卡和激光卡
等可以通过简单的专用读卡设备由计算机读入存
储卡中的信息
读码机:是一个专门的光电检测头，它对准条纹码，
就可以方便地把黑白条纹码信息转换成二进制编
码电信号，送给计算机识别。条纹码一般只是一
个代表这个物品的标识号码,使用条形码阅读器输
入数据的方式是电子数据交换方式。
游戏操作杆:控制游戏程序运行的输入设备
信息处理技术
2．输出设备
输出设备是将计算机处理后的二进制结果转换成人们能够
识别的数字、字符、图象、声音等形式，然后显示、打
印或播放出来，常用的输出设备有显示器、打印机、绘
图仪等
图2-20打印机和绘图仪
显示器
信息处理技术
打印机
绘图仪
输出设备
显示器:人机对话或对生产过程控制进行监控的主要输出设备。


分阴极射线管显示器CRT、液晶显示器LCD和等离子显示
器PDP
显示屏幕有14英寸、15英寸、17英寸和20英寸等
显示器主要指标:

像素和分辨率：显示器屏幕上的字符和图形是由一个个像素组成
的，像素的多少用分辨率来表示，如：1024×768、1600×1200等 ，
分辨率越高，其清晰度越好 点距
响应时间：是LCD显示器的一个重要指标，它是指各像素点对输入
讯号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗的速度，其单
位是毫秒(ms)，响应时间越小越好
信息处理技术
输出设备
显示卡：由显示存储器、寄存器和控制电路三
部分组成。
它是主机与显示器之间的桥梁，负责将计算机
内的输出信号转换成显示器能接收的信号。常
见的显示卡有
CGA(彩色图形适配器)
EGA(增强型图形适配器)
VGA(视频图形阵列适配器)
SVGA(超级视频图形阵列适配器)等，
这些显示卡传送的是模拟信号
信息处理技术
输出设备

打印机，打印各种文档、程序、图形、图像等

通常通过并行接口与主机相连接

常用的有针式机、喷墨和激光打印机等
用于高级印刷的有热升华打印机、热蜡打印机等

打印机主要指标

分辨率

打印速度

打印幅面

打印缓冲存储器
信息处理技术
点阵打印机
针式打印机以其便宜、
耐用、可打印多种类
型纸张等原因，普遍
应用在多种领域，我
们 常 用 的 EPSON LQ －
1600K 、 STAR CR －
3240 等 属 于 宽 行 针 式
打 印 机 。 EPSON LQ －
100、NEC－P2000则属
于窄行针式打印机。
信息处理技术
喷墨打印机
喷墨打印机的价格也
较便宜，而且它打印时
噪音较小，图形质量较
高，成为当前家庭打印
机的主流。它也有宽行
和窄行之分，而且有很
多型号可以打印彩色图
像，提供了一个较高的
性能价格比。
返回
信息处理技术
激光打印机
激光打印机的分
辨率很高，有的能达
到600DPI以上，打印
效果精美细致，但其
价格较高，所以常用
于激光照排系统以及
办公室应用。
信息处理技术
2.3.4 主板、总线与接口
1.主板（Main board或Mother board）
主板是计算机系统中最大的一块电路板，几乎所有的计算机部件都通过
它组织起来，主板上的部件主要有一个CPU插座；北桥芯片、南桥
芯片、BIOS芯片等三大芯片；前端系统总线FSB、内存总线、图形
总线AGP、数据交换总线HUB、外设总线PCI等五大总线；软驱接
口FDD、通用串行设备接口USB、集成驱动电子设备接口IDE等七
大接口。
信息处理技术
图2-21 主板
微型机系统主板
CPU插座
内存条插槽
串行接口
北桥芯片
AGP扩展槽
PCI扩展槽
南桥芯片
北桥芯片提供对CPU、内存、AGP显卡等高速部件
的支持以及与PCI总线的桥接；
南桥芯片提供对键盘接口、鼠标接口、实时时钟
微型计算机的主机板
控制器、串行口、并行口、USB接口及磁盘驱动器
接口的支持，以及与ISA总线的桥接。
信息处理技术
2. 总线
为了简化硬件电路设计，让所有的外部设备都共用一组线
路，再对不同的外部设备配置以适当的接口电路，
CPU同样能与各种部件和各外部设备相连接，而且大
大简化了系统结构，这组共用的连接线路称为总线
总线
信息处理技术
计算机的总线
 总线是计算机传输指令、数据和地址的通道，是计算机各
部件联系的纽带。按照传送信息的类型，总线分为：
存储子
数据总线(用于传送数据,位数等于机器字长;
系统
处理器
地址总线(用来传送存储单元或输入输出接口的地址信号，位
数决定存储器的最大容量,如24位总线的寻址数为224=16M个
地址
控制总线(传送控制器的各种控制信号 )。
I/O子
 按照总线在计算机中的位置可分为:
系统
内部总线和外部总线。
信息处理技术
微型机的体系结构
DB
Intel
CB
Pentium
AB
CPU
外 部 设 备
接 口 电 路
RAM
ROM
主 存
信息处理技术
辅存
输入设备
输出设备
常见的总线
ISA总线：工业标准总线，16位，8MHz，数据传输率
8Mb/s，寻址空间1MB，常用于80286至80486微处理器
 PCI总线：外部设备互联总线，Intel公司1991年推出，
32或64位，33MHz，数据传输率133Mb/s，常用于
Pentium微处理器
 AGP是Intel公司推出的新一代图形显示卡专用总线，
AGP显示卡同主板芯片组直接相连，大幅提高了电脑对
3D图形的显示能力，32位，66.6MHz，其视频信号的传
送速率可以从PCI总线的133MB/s提高到
266 MB/s、 533MB/s、1.064 GB/s 和2.128GB/s。

信息处理技术
I/O接口
不同的计算机外部设备都有自己独特的系统结构、控制
软件、控制信号等，计算机要与它们连接在一起协调
工作，必须对设备的连接有一定的规范或约定，这种
约定就是接口协议，实现接口协议的硬件设备就是接
口电路，简称接口
主机与外设之间不能直接进行信息交换，必须通过I/O接口
才能完成信息传送I/O接口所起的作用是：
 数据缓冲。解决高速主机与低速外设间的矛盾
 信号格式配合。处理外设与CPU之间不同的信息格式，
如A/D、D/A转换，串/并、并/串转换
 时序配合。使主机与外设协调工作
 电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电平一致，
并提高CPU信号的驱动能力
计算机后面板I/O接口
 设备选择。每台外设都有设备地址
信息处理技术
常见的接口有以下几种：
串行接口、并行接口、USB接口、IEEE
1394接口、硬盘接口等
串行接口
所谓串行是指每一个字都是在设备与接口之间一位一位地进行传
送的，串行接口有专门的设备名COM1、COM2等，串行接口也
称为异步通信适配器接口（RS-232-C）, 鼠标和调制解调器连接
在串行接口上。
并行接口
每一次都是将一个字节或一个字的所有位同时进行传送，并行接口
设备名为LPT1、 LPT2，打印机接在并行接口上。
USB(Universal Serinal Bus)通用串行总线接口
由4条信号线组成，其中2条用于传送数据，另外2条传送＋5V容量为500mA的电源。
可以经过集线器hub进行树状连接，最多可达5层。该总线上可接127个设备。
USB 1.0有2种传送速率：低速1.5Mb/s，高速为12Mb/s。USB 2.0的传送速
率为480Mb/s。最大的优点是支持即插即用以及支持热插拔。接口为外设提供电
源，可同时支持高速和低速设备的访问。与串口和并口一样，该接口也要在软件控
制下才能正常工作，Windows支持通用串行总线接口。
信息处理技术
IEEE 1394接口
•
这是一种连接外部设备的机外总线标准，按串行方式通信，IEEE 1394接
口标准允许把计算机、计算机外部设备（如硬盘、打印机、扫描仪）、各种
家电（如数码照相机、DVD 播放机、视频电话等）非常简单地连接在一起。
IEEE 1394和USB都可以连接外部设备，按串行方式通信，不同之处是
IEEE 1394速度更快，USB价格更便宜。
硬盘接口
•
•
•
目前微机中使用最广泛的硬盘接口标准是IDE和SCSI标准。
IDE（Integrated Device Electronics,集成设备电子部件）接口标准
的最大特点是把控制器集成到硬盘驱动器内。这样消除了驱动器和控制器之
间数据丢失的问题，
SCSI(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口)，
早期在小型机上使用，现在也在PC 机上使用，是一个多任务接口，在同一
个SCSI控制下的多台外设可以并行工作，同步数据传送速率达到了
20Mb/s。
信息处理技术
选择题：
一台新组装的电脑在安装驱动程序后，开机时显示器出现
横纹，重新启动后显示器没有任何图像，可能的原因是
( )
A.主板与显示器不兼容
B.BIOS 设置错误
C.主板电池供电不足
D.北桥芯片散热不良
电脑启动后，屏幕上出现“HDD Controller Failure”的
提示，无法正常启动，可能的原因是 ()
A.数据线连接错误
B.硬盘中系统引导文件被破坏
C.硬盘被烧坏
D.电源接触不良
信息处理技术
选择题：
下列选项中，既是输入设备又是输出设备的是（） 。
A. 扫描仪
B. 显卡
C. 投影仪
D. 软盘
衡量显示器显示图像清晰程度的主要指标是 () 。
A.亮度
B.点距
C.对角线长度
D.对比度
信息处理技术
2.4进位计数制及其转换
2.4.1进位计数
制
任何进位计数制都有两个要素：基数和位权值。
基数是每一种计数制中数符的个数，按基数进位、借位，二进制有二个数符（0、
1），逢二进一、借一当二；十进制有十个数符、逢十进一、借一当十；r进
制有r个数符，逢r进一、借一当r
信息处理技术
二进制
一位二进制数只需一个具有
十进制计数：
十个数符、位权10i
逢十进一、借一当十
二进制计数：
两个稳定状态的器件
四则运算简单，运算电路也
简单；
运行可靠
二个数符、位权2i
逢二进一、借一当二
128瓦 64瓦
1
1
信息处理技术
32瓦
1
16瓦
0
8瓦
1
4瓦
0
2瓦
1
1瓦
0
位权值W
一个数的每个位置都有一个位权值，如：
103
102
101
100
162
１９９９ D
23
22
21
20
１０１０Ｂ
82
81
80
１４３ Q
信息处理技术
161
160
０６３ H
W = R n--1
W=1
W = R --m
ＸＸＸＸ.ＸＸＸＸ(Ｒ)
任意相邻两位Ｗ的比值为Ｒ
2.4.2各数制间的转换
R进制转十进制—按权展开
十进制
7
1
0
99
6 = 9×10
5 + 9×10
二进制 01100011= 0×2 +1×2 +1×2
+0×24+0×23+0×22
+1×21+1×20 = 99
八进制
143=1×82+4×81+3×80 = 99
十六进制
63 = 6×161+3×160 = 99
01100011B = 143Q = 63H = 99D
信息处理技术
十进制数转换为Ｒ进制数
例：将十进制数35.625转换为二进制数
整
数
部
分
转
换
2
3 5 1
2
1 7 1
2
8
0
0
2 4
2 2
0
1
2 1
0 余数
(35)10=(100011)2
除2取余
最低位
0. 625
×
最高位
2
1. 250
×
2
0. 500
×
2
1. 000
整数
(.625)10=(.101)2
(35.625)10=(100011.101)2
信息处理技术
小
数
部
分
转
换
乘2取整
十进制转换成 r 进制
例 75.625 D=1001011.101 B
2 75
2 37
2 18
9
2
4
2
2
2
1
2
0
取余数
1
0.625
1

2
0
1.25
1

2
0
0.5
0

2
1
1.0
8
8
8
取整数
1
0
八进制
4
4
1
100
12
1
0
十六进制
16 100
6
16
0
4
6
1
整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数按先后顺序从右到左排列。
小数部分：乘以 r取整数，直到小数部分为0或达到所求的精度为止， 整数按先
后顺序从左到右排列。
100 D=144 O=64 H
信息处理技术
二进制、八进制、十六进制数的关系
八进制
对应二进制
十六进制
对应二进制
十六进制
对应二进制
0
000
0
0000
8
1000
1
001
1
0001
9
1001
2
010
2
0010
A
1010
3
011
3
0011
B
1011
4
100
4
0100
C
1100
5
101
5
0101
D
1101
6
110
6
0110
E
1110
7
111
7
0111
F
1111
三位二进制可表示1位八进制数
四位二进制可表示1位十六进制数
信息处理技术
二、八、十六进制间的转换
二进制
八进
制
十六进制
０１０１０１１０１●１０１ B
＝
５
2
５
●
５
１０１０１１０１●１０１０
＝
信息处理技术
Ａ
Ｄ
●
Ａ
Q
B
H
二进制、八进制、十六进制互换
•整数部分：从右向左按3(4)位进行分组；小数部分：从左向右按
3(4)位进行分组。不足补零
1 101 101 110.110 101 B= 1556.65 Q
1 5 5 6 6 5
11 0110 1110.1101 01 B=36F.D4 H
3 6
F D 4
八(十六)进制转换成二进制：
将1位化为3(4)位即可
7123.14 Q=111 001 010 011 001 100 B
7
1 2 3
1 4
2C1D.A1 H=0010 1100 0001 1101 . 1010 0001 B
2
C 1
D
A 1
信息处理技术
二进制数运算
加法：
0 + 0=0
0 + 1=1
1 + 0=1
1 + 1=10
减法：
0﹣0=0
1﹣0=1
1﹣1=0
10﹣1=1
乘法：
0×0=0
0×1=0
1×0=0
1×1=1
除法：
0÷1 =0
1÷1=1
A
“与”运算 （AND）
A B A and B
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A and B
B
开关合上为1，断开为0
当A、B开关都合上时灯才亮
二进制数运算
“或”运算 （OR）
A B A or B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
A
A or B
B
开关合上
为1，断开为
0。当A、B开
关都断开时
灯才灭
A
“非”运算 （NOT）
A
not A
0
1
1
0
信息处理技术
not A
开关合上为1，断开为0
当A开关断开时“非”A为合上（灯亮）
当A开关合上时“非”A为断开（灯灭）
外存储器： 磁 光 移动
输入设备：
输出设备：
主板、总线与接口
进位计数制及其转换
信息处理技术
数据在计算机中的表示
输入设备
输出设备
 数据是计算机处理的对象，是信息的载体。
数值：十—二进制转换
数值
 信息是有意义的数据的内容。 二—十进制转换
西文：ASCII码
西文字形码
西文
 计算机要处理的数据除了数值信息以外，还有字符、图
内 汉字字形码
汉字：输入码—机内码转换
汉字
像、视频和音频等非数值信息。
存 数模转换
声音、图像：模数转换
声音、图像
 计算机只能识别和存储两个数字“0”和“1”。
 编码就是将各类信息转换成“0”和“1”表示的代码的过程。
任何形式的数据，进入计算机都必须进行二进制编码转
各类数据在计算机中的转换过程
换。
信息处理技术
2.5数据在计算机中的表示
数值编码－机器数与真值
在计算机内部，正数和负数使用符号位（字节的最高位）来
表示，0表示正，1表示负。这种符号被数值化了的数称为机器数，
而把原来的用正负号和绝对值来表示的数值称为机器数的真值。
例如
数的真值
机器数
±９９Ｄ＝±１１０００１１Ｂ
+99
-99
０ １ １ ０ ０ ０ １ １
１ １ １ ０ ０ ０ １ １
符号位
信息处理技术
2.5数据在计算机中的表示
定点数
定点数：小数点在数据中的位置固定不变。固定小数点
的位置有以下两种：
定点整数
－９９＝ １１１０００１１
小数点在最低位之后
定点小数
－０．９９＝
１
１１１１１１１
默认小数点在符号位之后
信息处理技术
浮点数浮点数写成规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从
而唯一地规定了小数点的位置
浮点数：小数点在数据中的位置是可变的。
阶码为整数，反映数的大小；
尾数为纯小数，反映数的精度，必须规格化；
基数 R=2 是隐含的。阶符 阶码
任意的二进制数
N＝２±ｉ×(±Ｓ)
位（ｂｉｔ）号
基数
15
阶符
14——12
阶
码
11
数符
尾
尾数
数
符
10————————————0
数
+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11
信息处理技术
110.011(B)=1.10011×2
机器数与真值
在计算机中使用的、连同符号一起数码化的数称为机器数，而
它真正表示的数值叫真值。
数的真值
机器数+99
-99
特点
±９９Ｄ＝±１１０００１１Ｂ
０ １ １ ０ ０ ０ １ １
１ １ １ ０ ０ ０ １ １
1.用二进制表示；
2.正负号数值化； ０——＋；１——－;
3.规定小数点的位置；
4.表示的数值范围总是有限的。
信息处理技术
原码、反码和补码表示
对有符号的机器数常用原码、反码和补码三种方
式表示，其主要目的是解决减法运算的问题。
如：3-7 ？ 比较绝对值的大小 7-3
选择符号 -4
能否简化减法运算？符号位与数值一样参加运算？
3+（-7）=00000011+10000111=10001010 ？
补码表示：时钟：3=-9（mod12) 3是（-9）对12
的补码，负数用补码表示可以将减法转化为加法。
信息处理技术
原码、反码和补码表示
任何正数的原码、反码和补码的形式完全相同，负数则
各自有不同的表示形式。假定一个数在机器中占用8位。
原码:数符位0表示正，1表示负，其数据部分就是X绝对值的二进制表示。
0X X>=0
1X X<=0
[X]原=
0X +7： 00000111
+0：00000000
1|X|
- 7： 10000111
- 0：10000000
反码：数符位为1，其数值位X的绝对值各位取反
[X]反=
0X
X>=0
+7： 00000111
+0：00000000
1|X| X<=0
-7：11111000
- 0：11111111
补码：数符位为1，其数值位X的绝对值各位取反最后一位加1，即反码加1
[X]补=
0X
X>=0
1|X|+1 X<=0
信息处理技术
+7： 00000111
- 7： 11111001
1111111?
+0：00000000
- 0：00000000
d6
d5 d4 d3 d2
2.5.2西文字符编码 ASCII
d码
d
A的ASCII码值的十进制数为65
ASCII 码是美国信息交换标准代
1
0
码(American Standard Code for
Information Interchange)包括 0--9
十个数字，大小写英文字母及专用符号
等95种可打印字符，用于表示西文字符
。
Computer
01000011 01101111 01101101
01110000 01110101 01110100
01100101 01110010
信息处理技术
ASCII码表
高3位
低4位
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
0
000
0000
NUL
0001
SOH
0010
STX
0011
ETX
0100
EOT
0101
ENQ
0110
ACK
0111
BEL
1000
BS
1001
HT
1010
LF
1011
VT
1100
FF
1101
CR
1110
SO
1111
ST
信息处理技术
1
001
DLE
DC1
DC2
DC3
DC4
NAK
SYN
ETB
CAN
EM
SUB
ESC
FS
GS
RS
US
2
010
SP
！
”
＃
＄
％
＆
‘
(
)
＊
＋
’
－
·
/
3
011
０
１
２
３
４
５
６
７
８
９
：
;
＜
＝
＞
？
4
100
@
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
5
101
6
110
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
[
\
]
^
_
/
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
o
7
111
p
q
r
s
t
u
v
w
x
y
z
{
|
}
~
DEL
常用字符
常用控制字符及其功能:
BS:退格
SP:空格
CR:回车
LF:换行
FF:换页
HT:水平制表
ESC:换码
DEL:删除
CAN:作废
特殊字符的ASCII编码:
小写字母a的编码为1100001，对应的十进制数为97
大写字母A的编码为1000001，对应的十进制数为65
数字字符0的编码为0110000，对应的十进制数为48
空格字符的编码为0100000，对应的十进制数为32
信息处理技术
汉字信息数字化
数字码
拼音码
字形码
字符代码化（输入码）
输入码向机内码转换
机内码：是计算机内部存储和
机内码
处理信息的二进制代码
机内码向字形码转换
显示输出
信息处理技术
打印输出
ASCII码为英文字符机内码
国标码为汉字机内码
1．汉字输入码
将信息输入到计算机：
1. 一是通过计算机键盘输入；
2. 二是利用语音识别和汉字识别技术将声音和书面文字转
换成机内代码。
• 汉字输入码就是输入汉字时的编码，常用的输入法大致有音码类
•
•
和形码类以及音形混合类：
音码类:主要是以汉语拼音为基础的编码方案，如全拼、双拼、
微软拼音、自然码和智能ABC等。 优点是不用学习，与人们习
惯一致，缺点是由于汉字同音字较多，输入重码率很高，输入速
度较慢。
形码类:主要是按汉字的形状，先把汉字拆分成部首，然后进行
合成，如五笔字型法、郑码输入法等。
选择汉字输入法：Ctrl+Shift Ctrl+Space
信息处理技术
用鼠标单击任务栏上的语言指示器“CH”
2.国标码与机内码
我国于1981年颁布了国家标准GB2312，即信息交换用汉
汉字字编码字符集—基本集，是以94个可显示的ASCII码字符为
中
国标码
(01010110 01010000 B)
基集，由两个字节构成一个汉字交换码，简称国标码。把收
入的 6763
个汉字分为两级，第一级汉字3755个，属常用字
机内码
11010110
11010000 B
，按汉语拼音字母顺序排列；第二级汉字3008个，属非常用
字，按部首排列
汉字
华
国标码 (00111011 00101010 B)
机内码 10111011 10101010 B
机内码:为区别ASCII码而将字节的最高位置1
1
国标码第一字节
1
国标码第二字节
ASCII码用一个字节表示，最高位为0
信息处理技术
3．汉字字形码
点阵类型 点
阵 字节数
简易型
16×16
32
普及型
24×24
72
提高型
32×32
128
精密型
48×48
288
占用字节数==点阵列数／8×行数
表示汉字图形的代码称为汉字字形码，用于显示或打印汉字
时产生字形。点阵码存储方式简单、无需转换直接输出放大
后产生的效果差
矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好
信息处理技术
与点阵相反
4 其他汉字内码
• UCS码：
通用多八位编码字符集 (Universal Code Set )
• Unicode码
采用用双字节编码统一地表示世界上的主要文字的
另一国际标准,其字符集内容与UCS的BMP相同
• GBK码
由我国制定，等同于UCS的新的中文编码扩展国
家标准。
• BIG5编码
台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准
信息处理技术
2.6 计算机软件
软件系统：由计算机程序、数据和有关的技术资料组成。程序
是指挥计算机工作的步骤；技术资料包括软件和硬件的技术说明、
使用方法和操作手册等文档。软件是计算机的“灵魂”。
应
用
系统软件：
应用软件：
软
操作系统
语言处理程序
支持软件
程序库
软件包
套装软件
用户开发的系统
系
统
用程
硬件
应
软
件
件
图2-28计算机硬件软件层次
信息处理技术
2.6.2计算机语言概述
指令和程序
指令是对计算机进行程序控制的最小单位，所有指令的
集合称为计算机的指令系统
机 器 指 令 格 式
操 作 码
执行什么操作
地 址 码
数据在存储器中的存放位置
程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列
机器语言是由0和1二进制代码按一定规则组成的、能被机器直接
理解和执行的指令的集合
信息处理技术
2.汇编语言
汇编语言就是将机器指令代码用英文助记符表示，代替
机器语言中的指令和数据。
例如用ADD表示加、SUB表示减、JMP表示程序跳转
等
这样在一定程度上克服了机器语言难读难懂难改的缺点
汇编语言的编程质量高、占存储空间小、执行速度快，
故常用于过程控制等编程。
缺点是仍面向机器，使用者需具备专业知识。
信息处理技术
3．高级语言
• 高级语言接近自然语言（英语）和数学语言，是由表
达各种意义的词和数学公式按照一定的语法规则来编
写程序的语言。printf(“%d”, 3+5)
• 高级语言使程序员可以完全不用与计算机的硬件打交
道，可以不必了解机器的指令系统。这样，程序员就
可以集中精力来解决问题本身而不必受机器制约，因
此编程效率高，简单易学，各行各业的人员都可以通
过高级语言用计算机解决本专业的问题，高级语言由
于与具体机器无关，因此程序的通用性强。
信息处理技术
高级语言分类可分为三类。
•（1）面向过程的语言
•（2）面向问题的语言
•（3）面向对象的语言
信息处理技术
（1）面向过程的语言
•面向过程的语言致力于用计算机能够理解的逻
辑来描述需要解决的问题和解决问题的具体方
法、步骤。编程时，程序需要详细描述解题的
过程和细节，即需要详细地描述“怎样做“。
如FORTRAN、BASIC、PASCAL、C等。
如 找不及格同学。
信息处理技术
（2）面向问题的语言
• 面向问题的语言又称为第四代语言（4GLS）。
这类语言解题时，不必关心问题的求解算法和求
解的过程，只须指出要计算机做什么，以及数据
的输入和输出形式，就能得到所需结果。与数据
库关系密切。
SQL (Structured Query Language)
Select 姓名，部门，教龄 from zg where 教
龄>=30
信息处理技术
（3）面向对象的语言
•
在20世纪80年代推出了面向对象的语言，它与以往
各种语言的根本不同点在于：它设计的出发点就是为了
能更直接地描述客观世界中存在的事物（即对象）以及
它们之间的关系。
• 面向对象语言将客观事物看作具有属性和行为的对象，
通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为，形成类。
通过类的继承与多态性可以很方便地实现代码重用，这
大大提高了程序的复用能力和程序开发效率。
• 面向对象语言已是程序语言的主要研究方向之一。面向
对象的语言有C++、Java、Visual Basic等。
信息处理技术
2.6.3语言处理程序
• 除了机器语言可以被计算机直接理解并处理外，
汇编语言和高级语言都需要经过语言处理程序
（或称翻译程序、编译器）将其翻译为机器语言，
然后才可被计算机处理。实现这个翻译过程的工
具是语言处理程序，即翻译程序
信息处理技术
1.汇编程序
• 汇编语言写的程序，需要翻译成机器语言，才能被
计算机执行。汇编程序就是是将汇编语言编写的程
序（源程序）翻译成机器语言程序（目标程序）的
工具（翻译官），如图所示。
汇编语言源
程序
信息处理技术
汇编程序
ASM
目标程序
(机器语言)
2.高级语言翻译程序
• 高级语言有两种翻译方式，解释方式和编译方式
高级语言源
程序
编译程序
目标程序
(机器语言)
解释程序
• （1）解释方式： 解释程序对源程序进行逐句翻译，翻译为一
个或多个机器语言指令，并立即执行。
解释程序
高级语言源程序
计算结果
数据
信息处理技术
(2）编译方式
编译方式如同“笔译”，在纸上记录翻译后的结果，
编译程序对整个源程序经过编译处理，产生一个与源程
序等价的目标程序；目标程序还可能要用一些其他语言
编写的程序和程序库中的标准子程序，通过连接程序将
目标程序和有关的程序库组合成一个完整的可执行程序，
信息处理技术
2.7问与答
1.CPU中的流水线技术、超流水线技术、超标量是什
么？
2.Cache中的L1高速缓存和L2高速缓存的区别是什
么？
3.何谓工作电压？
4.SRAM和DRAM是指什么？
5.COMS是指什么？
信息处理技术
1.CPU中的流水线技术、超流水线技术、超标量是什么？
答：流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。即
在CPU中由5～6个不同功能的电路单元组成一条指
令处理流水线，将一条指令分成5、6步由上述电路分
别完成，从而在一个CPU时钟周期完成一条指令；超
流水线是指CPU中的流水线超过5、6步。如
Pentium 4的流水线就长达20步；超标量是指在
CPU中内置多条流水线来同时执行多条指令。
Pentium 级以上的CPU均具有超标量结构。
信息处理技术
2.Cache中的L1高速缓存和L2高速缓存的区别是什么？
答：L1称一级高速缓存，内置在CPU中，负责在
CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲，由静
态RAM组成，结构较复杂。由于CPU的管芯面积不
能太大，L1高速缓存的容量不能做得太大；
L2高速缓存指CPU外的高速缓存。主要用于弥补
CPU内部Cache的容量过小，负责整个CPU与内
存之间的缓冲。在Socket架构的主板上，外频频率、
系统内存和L2高速缓存总线时钟频率相同。
信息处理技术
3.何谓工作电压？
答：工作电压是指CPU正常工作时所需要的电压，早期
CPU的工作电压是5V。从Pentium CPU起CPU工
作电压分为内核电压和I/O电压两种。内核电压由
CPU生产工艺定，I/O电压通常在1.6V到3V。随着
CPU主频的提高和制造工艺的改进，CPU工作电压有
逐步下降的趋势，以解决发热过高的问题。
信息处理技术
4.SRAM和DRAM是指什么？
答：SRAM称静态RAM,速度快，价格高，只要不断电，
数据就能保存，主要用来做高速缓存
（Cache）;DRAM称动态RAM,就是通常所说的内
存。DRAM靠MOS电路中的栅极电容来保存信息，
由于电容会漏电，DRAM需要设置刷新电路，每间隔
一定时间对DRAM进行刷新，以确保信息不丢失。
DRAM比SRAM集成度高，功耗低，价格低。
信息处理技术
5.COMS是指什么？
答：COMS是互补金属氧化物半导体的英文缩写，是一种大规模
应用于集成电路芯片制造的材料。在计算机中的CMOS是指主
板上的一块可读写RAM芯片，又称CMOS RAM，里面存放着
当前计算机系统配置的具体参数，如系统CPU、软硬盘驱动器、
显示器、键盘、日期、电源管理、密码等的参数，由于CMOS
可由系统电源和主板上的后备电池供电，所以即使系统掉电，
CMOS 中的信息也不会丢失。COMS中的参数不正确，会引起
系统性能降低、器件不能识别，导致系统软硬件故障。当开机时
按特定键（一般按Del键）就可以进入CMOS设置程序对系统进
行设置。
信息处理技术
Thank you
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